项目简介

 

目前锂离子电池的主流负极材料为石墨类材料，其实际容量已经接近理论值，要进一步提高容量，必须采用新材料体系。硅材料具有极高的理论容量（4200 mAh/g，基于锂化成Li4.4Si组分），该容量已经超过石墨（372 mAh/g）的十倍。另外，硅有合适的嵌锂平台，其嵌锂电位平台约为0.2~0.3V（vs. Li/Li+），可以减少的锂枝晶形成，因此安全性能较好。硅自然资源丰富，作为地壳中含量第二大的元素，质量占比26%。在金属锂负极实用化之前，使用硅碳复合材料来代替石墨类材料几乎是唯一的选择，这在业界已形成共识。近年来，在硅碳负极的制备、电解液的选择、导电剂和粘结剂的优化领域已经取得了长足的进步，硅碳负极已经进入负极材料市场，市场渗透率逐年提高。但硅碳负极的大规模应用仍面临较大挑战：（1）固有的体积膨胀，使硅碳负极的硅含量不易过高，一般控制在10%以下，且使用场合一般局限在圆柱型电池；（2）制备成本过高，纳米硅和氧化亚硅的价格较高，影响大规模推广。本团队目前已掌握纳米硅及硅碳复合材料的低成本、宏量、可控制备技术，采用廉价硅源制备的纳米和硅碳的首次库效、循环寿命已超过商业材料，而价格远远低于商业材料。其中纯纳米硅的首次库效超过88%，纳米硅的材料成本可低于1万/吨。

 

包含专利

 

一种纳米硅碳复合材料及其制备方法和应用

一种纳米硅基复合材料及其制备方法和应用

一种单分散空心纳米硅/碳球及其制备方法和应用